如何在 Objective-C 中使用 GLKMatrixStack？ (GLKit)

Question

我正在尝试将一些 OpenGL 代码从 Android 项目移植到 iOS。我之前做过一点 iOS 编程，所以我熟悉 Objective-C 的语法，但我似乎无法弄清楚这些 GLKMatrixStacks 是如何工作的。下面是我尝试移植的一些 Java 代码，其中包含我需要如何使用堆栈的示例。

public void drawLeftHip()
{
    float[] temp = new float[16];
    System.arraycopy(mModelMatrix, 0, temp, 0, mModelMatrix.length);
    stack.push(temp);

    //Global transformations here
    Matrix.translateM(mModelMatrix, 0, -1.0f, -.75f, 0.0f);
    Matrix.rotateM(mModelMatrix, 0, lThighAngle, 1.0f, 0.0f, 0.0f);  

    //draw children
    drawLeftThigh();

    //left hip
    Matrix.scaleM(mModelMatrix, 0, .25f, .25f, .25f);
    drawPackedTriangleBuffer(mSphereData, mSphereVertexCount, mModelMatrix, mColorBlack); //draw the triangle with the given model matrix

    mModelMatrix = stack.pop();
}

我基本上是复制 mModelMatrix（一个 4x4 矩阵）并将其压入堆栈，进行全局转换，绘制子项，进行局部转换，最后弹出堆栈。

我已经尝试将 NSMutableArray 用于堆栈，但我不能使用它，因为我需要使用不是 if 类型 (id) 的 GLKMatrix4。

Answer 1

GLKMatrix4 表示一个 4x4 矩阵。它只是一个封装 16 元素 float 数组的联合，因此它类似于您示例中的 float[16] 数组。如果您使用GLKBaseEffect，您已经将它们用于您的 ModelView 和 Projection 矩阵。 （如果您正在滚动自己的着色器，无论如何使用GLKit matrix/vector types and corresponding math utilities 是个好主意，因为它们经过优化可以在 iOS 设备上提供良好的性能。）

按照你的例子的模式：

1. 使用GLKMatrixStackCreate 创建一个堆栈，然后使用GLKMatrixStackLoad 将您当前的ModelView 矩阵复制到堆栈上。此函数会自动复制矩阵，因此您无需像示例中那样自己创建副本。

2. 使用GLKMatrix4Translate、GLKMatrix4Rotate 等在使用模型视图矩阵进行绘图之前对其进行转换。 （不要忘记将更改后的矩阵上传到着色器的统一变量中，或者如果使用GLKBaseEffect，则在绘制之前更新其transform 属性并将其告知prepareToDraw。）

3. 最后，使用GLKMatrixStackGet 函数之一从堆栈中检索保存的矩阵。

不过，这种模式实际上并没有使用堆栈——它只是保存和加载单个矩阵。您可以使用GLMatrixStackPush 来扩展模式以保存额外的矩阵，并使用GLKMatrixStackPop 来恢复到先前的状态。 （pop 函数在处理它之前不会返回顶部矩阵，因此如果您想先检索它，请使用 GLKMatrixStackGet 函数。）尽管如此，这种模式仍然没有充分利用堆栈——更好方法是将所有矩阵运算保留在堆栈中。这是一个快速（未经测试）的示例：

// subclass of GLKViewController as in the "OpenGL Game" Xcode template
@implementation MyViewController
{
    GLKMatrixStack mvStack;
}

- (void)setupGL
{
    // ... other setup code ...

    // set up base transform
    mvStack = GLKMatrixStackCreate(NULL);
    GLKMatrixStackTranslate(mvStack, /* ... coords ... */);
    GLKMatrixStackScale(mvStack, /* ... coords ... */);
    GLKMatrixStackRotate(mvStack, /* ... coords ... */);
}

- (void)glkView:(GLKView *)view drawInRect:(CGRect)rect
{
    // save the base transform
    GLKMatrixStackPush(mvStack);

    // additional transforms for figure
    GLKMatrixStackTranslate(mvStack, /* ... coords ... */);
    GLKMatrixStackScale(mvStack, /* ... coords ... */);
    GLKMatrixStackRotate(mvStack, /* ... coords ... */);

    [self drawBody];

    // restore the base transform
    GLKMatrixStackPop(mvStack);
}

- (void)drawBody
{
    self.effect.transform.modelviewMatrix = GLKMatrixStackGetMatrix4(mvStack);
    // ... draw body ...

    // save body transform 
    GLKMatrixStackPush(mvStack);

    // transform to left leg coordinate space
    GLKMatrixStackTranslate(mvStack, /* ... coords ... */);
    GLKMatrixStackScale(mvStack, /* ... coords ... */);
    GLKMatrixStackRotate(mvStack, /* ... coords ... */);

    [self drawLeg];

    // restore to body coordinates
    GLKMatrixStackPop(mvStack);

    // transform to right leg coordinate space
    GLKMatrixStackTranslate(mvStack, /* ... coords ... */);
    GLKMatrixStackScale(mvStack, /* ... coords ... */);
    GLKMatrixStackRotate(mvStack, /* ... coords ... */);

    [self drawLeg];

    // restore to body coordinates
    GLKMatrixStackPop(mvStack);
}

- (void)drawLeg
{
    self.effect.transform.modelviewMatrix = GLKMatrixStackGetMatrix4(mvStack);
    // ... draw upper leg ...

    // save upper leg transform 
    GLKMatrixStackPush(mvStack);

    // transform to lower leg coordinate space
    GLKMatrixStackTranslate(mvStack, /* ... coords ... */);
    GLKMatrixStackScale(mvStack, /* ... coords ... */);
    GLKMatrixStackRotate(mvStack, /* ... coords ... */);

    self.effect.transform.modelviewMatrix = GLKMatrixStackGetMatrix4(mvStack);
    // ... draw lower leg ...

    // restore to upper leg coordinates
    GLKMatrixStackPop(mvStack);
}

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